Associazione Tecnologi per l Edilizia

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1 Associazione Tecnologi per l Edilizia Restauro 2010 Ferrara Fiere Convegno organizzato da Bossong S.p.A. e ATE Associazione Tecnologi per l Edilizia ) Costruzioni esistenti in muratura (Cap.8 delle NTC): livelli di conoscenza e indagini in situ, interventi di consolidamento e collaudi Le indagini e gli indirizzi al progetto Ing.. Arturo Donadio Studio SPS - Milano, Socio ATE Ferrara, Venerdì 26 Marzo 2010

2 Le Nuove Norme NTC D.M e le relative Istruzioni circolare n 617 sono un complesso di disposizioni molto articolate che, con riferimento agli edifici esistenti, pur non potendo regolamentare ovviamente tutte le casistiche possibili, danno luogo ad un percorso logico di attività rivolto alla conoscenza ed alla verifica dell esistente. L adeguamento delle norme è d obbligo solo nel caso di variazioni geometriche e/o di comportamento strutturale. Nell ambito del percorso esistono svariate aree di discrezionalità progettuale.

3 con chi?

4 - Il percorso va condiviso! al fine di fare il meglio possibile con equilibrio, competenza e saggezza. Le discrezionalità:

5 - Il riflesso del grado di conoscenza dei permanenti è contenuto nella valutazione delle azioni ove al punto della NTC08, Azioni si dice: γ G1 G 1 + γ G2 G 2 + ( 1.3) (1.5) In analogia con il valore variabile dei fattori di confidenza si potrebbe pensare alla seguente variabilità di γ G1 e γ G2.

6 - Ai fini delle verifiche della sicurezza si ha poi:

7 Commento: Per gli SLE aumentare la rigidezza implica interventi generalmente invasivi! - Negli edifici esistenti in generale si registra alta deformabilità, quindi T o alto e non sono certo stati realizzati seguendo la gerarchia delle resistenze! - I tamponamenti (difficili da simulare) danno luogo ad un aumento di rigidezza in campo elastico, con un repentino decadimento al crescere delle azioni applicate e quindi senza contributo ai fini dello SLU

8 Allora quali indagini fare?

9 ATTENZIONE! Ciò che non viene indagato viene immaginato con il progetto simulato

10 Come approdo ai fattori di confidenza (FC) o comunque alle resistenze dei materiali? Strutture in cls o acciaio Definito al punto C8A.1.B.4. R CALCOLO = R MED. Fc

11 ATTENZIONE!! Punto C. 8. A. 1. B. 4 FC può essere differenziato (variabile) per i diversi materiali, in funzione di risultati statistici. Inoltre Elementi/meccanismi duttili Elementi/meccanismi fragili R c = R c = R MED FC R MED FC x γ m Perché valori medi di R? Perché il collasso è un meccanismo tendenzialmente globale

12 ES: 10 carote = 5 carote + (3 x 5 =) 15 P.N.D.

13 C8A.1.A.4 Costruzioni in muratura: livelli di conoscenza Con riferimento al livello di conoscenza acquisito, si possono definire i valori medi dei parametri meccanici ed i fattori di confidenza secondo quanto segue: - il livello di conoscenza LC3 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi, indagini in situ esaustive sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1; - il livello di conoscenza LC2 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ estese ed esaustive sui dettagli costruttivi ed indagini in situ estese sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1.2; - il livello di conoscenza LC1 si intende raggiunto quando siano stati effettuati il rilievo geometrico, verifiche in situ limitate sui dettagli costruttivi ed indagini in situ limitate sulle proprietà dei materiali; il corrispondente fattore di confidenza è FC=1.35. Per i diversi livelli di conoscenza, per ogni tipologia muraria, i valori medi dei parametri meccanici possono essere definiti come segue: LC1 LC RILIEVO DETTAGLI INDAGINI FC 3 X Estese esaust. Esaust. 1 2 X Estese esaust. Estese X Limit. Limit resistenze: i minimi degli intervalli riportati in tabella C8A.2.1 per la tipologia muraria in considerazione - moduli elastici: i valori medi degli intervalli riportati nella tabella suddetta LC2 - resistenze: medie degli intervalli riportati in tabella C8A.2.1 per la tipologia muraria in considerazione LC 1 2 3A (TAB) RES MIN MED MED PROVE E M MED MED MED PROVE

14 Strutture in muratura AN. ELASTICA R c = R M γ M. FC AN. NON LINEARE R c = R M FC

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17 8.4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI S N = η = SICUREZZA RICHIESTA DALLE NORME SICUREZZA POST INTERVENTO ADEGUAMENTO (INTERA COSTRUZIONE) η S N NO DETTAGLI ESECUTIVI! C MIGLIORAMENTO (PARTI INTERESSATE E/O STRUTTURA D INSIEME) η > S ESISTENTE η < S N RIPARAZIONE O INTERVENTO LOCALE (SINGOLE PARTI) η > S PREESISTENTE Senza collaudo (!)

18 Requisiti del progetto: S.L.U. S.L.C. S.L.S.V. Deformazione ultima per elementi/meccanismi duttili Resistenza ultima per elementi/meccanismi fragili elementi/meccanismi duttili: effetti dell analisi strutturale NO! q!! S.L.D.: elementi/meccanismi fragili: effetti modificati p.to (FC) Spostamenti relativi tra i piani (δ i ) S.L.E. S.L.O.: 2/3 (δ i ) Analisi statica lineare con spettro elastico, Analisi statica lineare con fattore q, Analisi dinamica modale con spettro di risposta e fattore q, Analisi statica o dinamica non lineare

19 ANALISI STATICA: il comportamento è nelle 2 direzioni fra loro perpendicolari ANALISI DINAMICA MODALE: comportamento colto, ma incongruenza per il taglio (a volte > di quello di equilibrio dei Mpi) DINAMICA NON LINEARE: praticamente impossibile! TENDERE A FORME MODALI REGOLARI NON SI E OVVIAMENTE OBBLIGATI A SEGUIRE I CRITERI DELLA GERARCHIA DELLE RESISTENZE I MECCANISMI DUTTILI VANNO MIGLIORATI ADEGUAMENTO ESISTENTE I MECCANISMI FRAGILI VANNO RISOLTI!!!! NELL ESISTENTE I NODI NON SONO STAFFATI: LA NORMA DA UNA VERIFICA PENALIZZANTE CHE FA COINCIDERE IL COLLASSO CON LA FESSURAZIONE E NON CONTEGGIA IL CONFINAMENTO DEI SOLAI!!

20 MURATURA MECCANISMI LOCALI (1) D INSIEME (2) DA CONSIDERARE ENTRAMBI (1) ANALISI LIMITE DELL EQUILIBRIO STRUTTURE MURARIE (2) SISTEMA REALE, RIGIDEZZA E RESISTENZA SOLAI, EFFICACIA COLLEGAMENTI AGGREGATO EDILIZIO: INTERAZIONI PER CONTIGUITA STRUTTURALE (INDIVIDUAZIONE DELLA UNITA STRUTTURALE [US]) (X) SPINTE PER ORIZZONATAMENTI SFALSATI QUINDI CONSIDERARE: MECCANISMI PER PROSPETTI NON ALLINEATI US ADIACENTI DI DIFFERENTE ALTEZZA (X) UNITARIETA, CONTINUITA CIELO / TERRA

21 8.7.5 PROGETTO DELL INTERVENTO Per tutte le tipologie costruttive, il progetto dell intervento di adeguamento o miglioramento sismico deve comprendere: - verifica della struttura prima dell intervento con identificazione delle carenze e del livello di azione sismica per la quale viene raggiunto lo SLU (e SLE se richiesto); - scelta motivata del tipo di intervento; - scelta delle tecniche e/o dei materiali; - dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi; - analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura post-intervento; - verifica della struttura post-intervento con determinazione del livello di azione sismica per la quale viene raggiunto lo SLU (e SLE se richiesto).

22 MURATURA - SLSV OK SLC - FORZE SCAMBIATE DAI SOTTOSISTEMI (L IMPALCATO E RIGIDO?) STUDIO DEL FLUSSO DELLE FORZE! q = 3 PER EDIFICI REGOLARI IN ALTEZZA 2,25 ALTRI CASI ARCHITRAVE/ARCO/PIATTABANDA EFFICACE OK SE AMMORSAMENTI (PUNTONE DIAGONALE) -ANALISI LINEARE (q) NON LINEARE f c= f M FC x gm f c = f M FC

23 ANALISI SOLAI RIGIDI ANALISI STATICA NON LINEARE (SEPARATAMENTE PER CIASCUN PIANO TRASCURANDO DN SISM ) SOLAI FLESSIBILI ANALISI DI CIASCUNA PARETE ANALISI MECCANISMI LORDI DI COLLASSO ANALISI LIMITE DELL EQUILIBRIO CON APPROCCIO CINEMATICO LINEARE NON LINEARE

24 ESEMPIO 1 Lavoro per il Comune di Milano (Convegno ATE 2005)

25 XLIX CONVEGNO ATE Associazione Tecnologi per l Edilizia POLITECNICO DI MILANO DIPARTIMENTO INGEGNERIA STRUTTURALE IDONEITA STATICA e RECUPERO DEL COSTRUITO Sviluppi e indicazioni normative Esempi applicativi Ing.Arturo Donadio Orizzontamenti: verifica, validazione ed interventi di rinforzo Studio SPS - Milano, Socio ATE Giovedi 24 febbraio 2005 POLITECNICO DI MILANO - FACOLTA DI ARCHITETTURA - AULA ROGERS

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27 2.1 INDAGINE VISIVA Ogni indagine ha inizio con una accurata serie di osservazioni visive. Tramite queste si individuano: - i periodi costruttivi e di ricostruzione - i malfunzionamenti in esercizio - le patologie strutturali MOTTO: OSSERVARE per VEDERE VEDERE per CAPIRE

28 2.2 SAGGI E SCASSI DOVE? Effettuati nei punti praticamente più comodi e finalizzati al riconoscimento di: - tipologia del solaio - spessori strutturali - armature metalliche resistenti - spessori e densità delle finiture Agendo da Agendo da INTRADOSSO ESTRADOSSO

29 f(n/mm 2 ) Rottura Snervamento σ adm acciaio ad a.m

30 RAPPORTI A ROTTURA E A SNERVAMENTO EPOCA σ s f y f r f y /σ s fr/σ s 1907/ /450-3,6/4,5 1928/ /500-3,17/4, / /500 1,64 3,00/3, /600 1,93 3,57/4, / /500-3,06/3,57 acciaio liscio ,29 acciaio a.m ,87 2, ,03 3, ,74 2, , acciaio liscio acciaio a.m.

31 (Una analisi dei carichi, che preveda presenza di genitori durante recite o feste comporta un carico variabile fra 100 e 150 dan/m 2 ). Allora:come effettuare le verifiche? Nessuna attuale norma lo dice! L Ingegnere è solo con i suoi dilemmi e le sue responsabilità!

32 (MA SE AVESSI CARICATO OLTRE COSA SAREBBE ACCADUTO?) - tuttavia le verifiche alle t.a. per i carichi rilevati e quelli di norma danno esito negativo! Entra in campo il buon senso dell ingegnere

33 La verifica è condotta secondo lo spirito del D.M. 20/09/1985, ma con un controllo della sicurezza agli S.L.U. graduando i coefficienti parziali. Infatti si è ritenuto di adottare: γ g = 1,1 per i carichi permanenti (poiché indagati a campione); γ q = 1,5 per gli accidentali in conformità agli attuali disposti normativi (D.M. 09/01/1996); γ m = 1,15 per gli acciai, come se fossero sempre stati prodotti in regime di controllo. Con tali ipotesi si ritiene di poter accettare un coefficiente globale di sicurezza pari a η = (1,1. P m + 1,5. Q 1k ). 1,15 / (P m +Q 1k )

34 ESEMPIO 2 BNL BNP Paribas Intervento di adeguamento dell edificio

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43 ESEMPIO 3 Scuola di Legnano

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50 Grazie per l attenzione!